Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции поТВ (140с).doc
Скачиваний:
38
Добавлен:
01.05.2019
Размер:
6 Мб
Скачать
☆

Характеристики формы

Полный набор характеристик дискретной случайной величины представляют моменты распределения: m1 = M(x), m2 = M(x2), m3 = M(x3), m4 = M(x4). Заметим, что момент 1-го порядка есть основная характеристика положения – математическое ожидание m1 = M(x) = а. Кроме этого, введены центральные моменты распределения: 1 = M(x – а), 2 = M(x – а)2, 3 = M(x – а)3, 4 = M(x – а)4. Первый центральный момент всегда равен нулю (это будет показано далее); второй центральный момент есть основная характеристика разброса – дисперсия 2 = M(x – а)2 = (х)2 . Моменты 2-го и 4-го порядков имеют размерности куба и четвертой степени от размера исходной величины, поэтому используют еще безразмерные нормированные или стандартизированные моменты распределения: , . Нормированный момент 3-го порядка называется коэффициентом асимметрии; если А = 0 – распределение симметричное, при А > 0 – скошено влево, при А < 0 – скошено вправо. Нормированный момент 4-го порядка называется коэффициентом плосковершинности, или игольчатости, или же коэффициентом эксцесса. Если 4 = 3, форма полигона распределения будет "нормальная", при 4 < 3 – приплюснутая (плосковершинная), при 4 > 3 – игольчатая. Заметим, что в отечественной литературе принято вычитать тройку из 4-го нормированного момента Е = 4 – 3, тогда нормальной форме соответствует Е = 0, плосковершинности – Е < 0, игольчатости – Е > 0. Наличие игольчатости трактуется как результат смеси двух случайных величин с разными дисперсиями (смесь продукции мастера и ученика).

Свойства математического ожидания

Знание свойств характеристик позволяет значительно облегчить процесс их вычисления.

1. Математическое ожидание постоянной равно самой постоянной. Вариант: среднее значение постоянной равно самой постоянной.

Действительно, если xi = C, то М(х) = xi рi = С рi = Срi = С.

2. Постоянный множитель можно выносить за знак математического ожидания. Вариант: постоянный множитель можно выносить за знак среднего.

Действительно, М(kх) = kxi рi = kxi рi = kМ(х).

3. Математическое ожидание суммы случайных величин равно сумме математических ожиданий. Вариант: среднее суммы равно сумме средних.

Пусть xi – значения случайной величины X – появляются с вероятностя­ми , а yj – значения случайной величины Y – появляются с вероятностями . Составим ряд распределения суммы случайных величин Z = X + Y. Всевозможные значения сумм zij = (xi + yj) появляются с вероятностями . Покажем, что сумма этих вероятностей равна единице.

П усть события У1 , У2 , У3 составляют полную группу несовместных событий. Тогда из рис. 3.2 следует р(ХУ1) + р(ХУ2) + р(ХУ2) = р(Х). Учитывая это, получаем: .

Можно изменить порядок суммирования:

.

Теперь вычислим математическое ожидание суммы случайных величин и покажем, что оно равно сумме математических ожиданий:

.

4. Математическое ожидание произведения независимых случайных величин равно произведению их математических ожиданий.

Пусть xi – значения случайной величины X – появляются с вероятностя­ми pi , а yj – значения случайной величины Y – появляются с вероятностями qj . Составим ряд распределения произведения случайных величин Z = XY. Всевозможные значения произведений zij = xi yj независимых случайных величин появляются с вероятностями pi qj . Нетрудно убедиться, что сумма этих вероятностей равна единице. Вычисляем математическое ожидание произведения и получаем: , что и требовалось доказать.

Приведем некоторые следствия доказанных выше утверждений.

Нулевое или центральное свойство математического ожидания: среднее значение отклонений всегда равно нулю (1-й центральный момент всегда равен нулю) 1 = М(х – а) = 0, где а = М(х).

Действительно, согласно свойствам математического ожидания, М(х ‑ а) = М(х) – М(а) = а – а = 0.

Эквивалентная формула для вычисления дисперсии:

D(x) = М(х – а)2 = M(x2 – 2ax + a2) = M(x2) – 2aM(x) + M(a2) = = M(x2) – 2a2 + a2 = M(x2) – a2 = M(x2) – (M(x))2 .

Эта более удобная для расчетов формула читается так: "Дисперсия равна разности математического ожидания квадрата и квадрата математического ожидания случайной величины". Для примера с лотереей, где М(х) = 0,9, вычисляем М(х2) = 02 0,5 + 12 0,3 + 22 0,15 + 52 0,04 + 102 0,01 = 2,9; D(x) =  = 2,9 + 0,92 = 2,09.

Таким же способом можно выразить остальные центральные моменты через нецентральные, например, 3 = m3 – 3m1m2 + 2(m1)3 .